Sähköntuotannon ulottuvuuksia : aineistolähtöinen malli olennaisista yhteyksistä

Työn tavoitteena oli muodostaa kokonaiskuva sähköjärjestelmän sisäisistä ja ulkoisista vuorovaikutussuhteista. Sähköntuotantoa tarkasteltiin ympäristöönsä kytkeytyvänä systeeminä tieteidenvälisestä näkökulmasta. Tätä tarkoitusta varten rakennettiin menetelmä laajan kokonaisuuden hahmottamiseksi ja sovellettiin sitä sähköntuotannon alalle. Menetelmäperustuu grounded theoryyn ja systeemiajatteluun: Aineisto kerättiin ja luokiteltiin grounded theorya soveltaen. Systeemiajattelua käytettiin aineiston analyysissä ja aihealuetta kuvaavien mallien luomisessa. Aineisto kerättiin haastattelemalla sähköntuotannon ja -kulutuksen asiantuntijoita. Sen pohjalta rakennettiin useita alamalleja kuvaamaan sähköntuotantokompleksin osajärjestelmiä sekä näitä yhdistävä päämalli. Alamallien aihealueiksi muodostuivat tekninen sähköjärjestelmä, sähköjärjestelmän talous, sähkönsäästö, yhteiskunnallinen vaikuttaminen, ympäristö sekä tuotantorakenteen uusiminen. Lisäksi työssä esitettiin aineistosta nousseita kriteerejä hyvälle sähköjärjestelmälle ja sähköjärjestelmään liittyviä toimijoita. Mallien yhteydessä käsiteltiin myöseri tuotantomuotojen ominaisuuksia. Työn tuloksia tarkasteltiin kriittisesti kirjallisuuden valossa ja arvioitiin luotujen mallien sovellettavuutta. Malleja on mahdollista hyödyntää tieteenalarajoja ylittävän energiatutkimuksen jäsentäjänä sekä arvioitaessa kestävämmän energiapolitiikan edellytyksiä järjestelmätasolla

The impact of sector coupling and demand-side flexibility on electricity prices in a close to 100% renewable power system

Since variable renewables with low marginal costs will constitute the dominant source of power in a fully renewable European power system, wholesale electricity prices could be expected to decrease due to the resulting shift in the marginal cost curve for the power supply. Yet, this effect can be mitigated by the increasing elasticity of demand. We model scenarios of fully renewable European power systems with varying levels of flexibility on the demand side and thermal capacity on the supply side. First, we apply the open-source energy system modelling framework Backbone to optimise investments in new capacities in the scenarios. We enforce the desired level of thermal capacity by adding respective constraints to the model. On the demand side, we include other energy sectors by introducing industrial hydrogen demand, energy demand for electric vehicles, and heating demand for buildings. Using the resulting optimal capacity mixes, we subsequently optimise operations to simulate the European electricity market. As a result, we find that the flexible actors on the demand side can help stabilise wholesale electricity prices in renewable power systems, particularly with very high shares of variable renewables that incur very low marginal costs

Global Potential for Wind-Generated Electricity

The potential of wind power as a global source of electricity is assessed by using winds derived through assimilation of data from a variety of meteorological sources. The analysis indicates that a network of land-based 2.5-megawatt (MW) turbines restricted to nonforested, ice-free, nonurban areas operating at as little as 20% of their rated capacity could supply >40 times current worldwide consumption of electricity, >5 times total global use of energy in all forms. Resources in the contiguous United States, specifically in the central plain states, could accommodate as much as 16 times total current demand for electricity in the United States. Estimates are given also for quantities of electricity that could be obtained by using a network of 3.6-MW turbines deployed in ocean waters with depths <200 m within 50 nautical miles (92.6 km) of closest coastlines.Engineering and Applied Science